Оценка и методы повышения противодетонационных свойств бензинов
Детонационные свойства бензинов можно определить с помощью установки УИТ - 65, снабженной одноцилиндровым двигателем с переменной степенью сжатия и электронными устройствами, при помощи которых поддерживается постоянный режим и фиксируется начало детонационного сгорания смеси.
Для определения детонационной стойкости бензинов применяется метод сравнения с известной детонационной стойкостью эталонного топлива. Оно представляет собой смесь двух индивидуальных парафиновых углеводородов: изооктана и нормального гептана. Детонационная стойкость изооктана оценивается 100 ед., Н - гептана 0 ед.. Оценочным показателем детонационной стойкости бензинов является октановое число (ОЧ).
ОЧ называется величина, численно равная процентному содержанию ( по объему) изооктана в такой его смеси с Н - гептаном, которая по детонационной стойкости равноценна испытуемому топливу при оценочных исследованиях на стандартном двигателе в одинаковых условиях. Если октановое число бензина равно 76 ед., то это значит, что его детонационная стойкость такая, как у смеси, состоящей из 76% изооктана и 24% Н - гептана.
Для определения ОЧ бензина моторным методом (ГОСТ устанавливают стандартный режим работы одноцилиндрового двигателя и затем переводят его на испытуемое топливо. Изменяя степень сжатия Е, добиваются появления детонации определенной интенсивности. Затем подбирают такую эталонную смесь изооктана с Н - гептаном, которая в аналогичных условиях детонирует с той же интенсивностью. Процентное содержание изооктана в подобранном топливе обозначает октановое число испытуемого топлива.
Применяется также исследовательский метод определения октанового числа (ГОСТ 8, при котором режим работы двигателя менее напряженный. Поэтому октановое число по исследовательскому методу (ОЧИ) несколько выше, чем определенное моторным методом (ОЧМ).
Если октановое число определено исследовательским методом, то в марке бензина имеется индекс «И», например, автомобильные бензины АИ -93, АИ -95. Цифры 93 и 95 обозначают октановые числа, определенные исследовательским методом. Октановое число указанных бензинов, определенное моторным методом, составляет 85 и 89 ед.
Разницу в октановых числах, получаемую по этим двум методам определения, называют чувствительностью бензина. Она зависит от физического и фракционного составов бензина. Соответствие октановых чисел, определенных лабораторными методами (ОЧМ и ОЧИ), их действительной детонационной стойкости (ОЧД) в дорожных условиях зависит от конструктивных особенностей двигателя и системы питания, от степени испарения топлива во впускной системе двигателя и др.
Повышение октановых чисел бензинов возможно следующим путем; подбором соответствующего нефтяного сырья; совершенствованием технологии переработки и очистки бензина; изменением строения углеводорода и др. Наиболее эффективным и экономичным способом повышения детонационных свойств является добавление к бензинам антидетонаторов. В качестве антидетонатора широко применяется тетраэтилсвинец РЬ(С2Н5)4, представляющий собой густую бесцветную жидкость с плотностью 1,659 г/см3, хорошо растворяющуюся в нефтепродуктах и не растворяющихся в воде, температура кипения его 200°С. Тетраэтилсвинец (ТЭС) - ядовитое вещество.
Механизм антидетонационного действия ТЭС заключается в том, что при высоких температурах образуется свободный свинец РЬ, при окислении его образуется двуокись свинца РbО2, который взаимодействует с образующими перекисными соединениями, в результате последние разрушаются, и цепная реакция окисления прерывается.
Недостатком ТЭС является то, что свинец из камеры сгорания удаляется не полностью, что приводит к освинцовыванию камеры. С целью уменьшения этого явления к ТЭС добавляют бромистые и хлористые соединения, называемые выносителями свинца. Смесь ТЭС с выносителем, в которую входят также наполнитель (бензин) и краситель (для отличия этилированного бензина от неэтилированного), называют этиловой жидкостью (ЭЖ) (табл. 1.4.). Данную жидкость вводят в бензин в количестве 0,5 - 1,0 г/кг.
Таблица 1.4.
Этиловые жидкости
Компоненты | Состав жидкости, % массы | ||
Р-9 | 1-ТС | П-2 | |
Тетраэтилсвинец | 54,0 | 58,0 | 55,0 |
Дибромпропан | -- | -- | 34,4 |
Альфамонохлорнафталин | 6,8 | -- | 5,5 |
Красящее вещества | 0,1 | 0,5 | 0,1 |
Наполнитель | 6,1 | 5,5 | 5,0 |
Недостатком выносителя бромистого этила в жидкости Р -9 является то, что он обладает низкой температурой кипения (34°С) и при хранении испаряется. Выноситель дибромэтан в жидкости 1 - ТС кристаллизуется при -8°С, что делает невозможным применение бензина с этой жидкостью зимой. Выноситель дибромпропан, входящий в жидкость П - 2, кипит при 141°С и кристаллизуется при - 55°С, поэтому является наиболее пригодным для использования в условиях Сибири.
В высокофорсированных двигателях применяется более эффективная органическое соединение свинца - тетраметилсвинец (ТМС). Он обладает более высокой термической устойчивостью, чем (ТЭС), и разлагается в момент максимального образования перекисных соединений.
